Procédé d’oxycombustion sous haute pression (HiPrOx)

Le procédé d’oxycombustion sous haute pression est le prolongement naturel du processus d’oxycombustion à la pression ambiante. Fort des avantages bien compris de la dynamique thermique sous haute pression et fondée sur une vaste expérience industrielle, l’oxycombustion sous haute pression utilise l’oxygène pour la combustion de combustibles à des pressions élevées dans une chaudière. Le procédé d’oxycombustion sous haute pression comprend surtout des éléments industriels disponibles dans le commerce, dont des fours, des échangeurs de chaleur à vapeur et à gaz, des unités de séparation de l’air et des pompes. De plus, deux échangeurs de chaleur à condensation sont utilisés pour récupérer la chaleur latente du gaz de combustion et pour liquéfier le CO2.

Avantages de l’oxycombustion sous haute pression

CanmetÉNERGIE a effectué une étude de faisabilité technique et économique complète de l’oxycombustion sous pression. Cette étude a permis de tirer les conclusions suivantes relatives à l’oxycombustion sous pression :

  • L’accroissement de l’efficacité des chaudières dans une proportion atteignant environ 10 % par rapport aux techniques liées à l’air ambiant et aux gaz oxygénés.
  • L’accroissement de l’efficacité relative au cycle de la vapeur dans une proportion atteignant environ 8 % par rapport aux cycles ambiants en raison des économies de la charge de chaleur aux réchauffeurs d’eau d’alimentation.
  • La diminution de la consommation d’électricité auxiliaire dans une proportion atteignant environ 35 % comparativement aux cycles des gaz oxygénés ambiants attribuable à la récupération des produits et aux dispositifs de contrôle de la pollution atmosphérique.
  • Une économie d’électricité auxiliaire dans une proportion atteignant environ 10 % dans les systèmes de compression et de réfrigération à plusieurs étages utilisés dans les techniques ambiantes des gaz oxygénés.
  • Le brûlage amélioré du combustible pour un four du même genre avec un temps de séjour identique fonctionnant à pression ambiante.
  • Une importante réduction des dimensions du four et de l’échangeur de chaleur.
  • Le cycle d’oxycombustion sous haute pression subit moins l’influence des combustibles présentant un fort degré d’humidité (p. ex., la lignite, les produits de la biomasse).
  • L’accroissement de l’efficacité relative à l’épuration pour le contrôle de la pollution atmosphérique.
  • Une réduction dans les dimensions de l’épurateur et du condensateur des gaz de combustion par opposition à la situation qui prévaut avec la technologie liée à la pression ambiante.

L’oxycombustion sous haute pression constitue une occasion de produire de l’énergie à prix concurrentiel à l’aide d’une vaste gamme de combustibles. Parallèlement, le procédé permet de capter le CO2, réduisant ainsi les répercussions environnementales négatives associées à la production d’énergie classique. Le coût de l’électricité associée au captage de CO2 pour une unité de combustion alimentée à l’air avec une épuration par solvant aux amines ou des gaz oxygénés à la pression ambiante est environ 60 % plus élevé que le coût de l’électricité sans le captage de CO2. Cependant, ces coûts ne correspondent qu’à 25 % pour l’oxycombustion sous haute pression.

CanmetÉNERGIE recherche activement des partenaires pour développer davantage la technique d’oxycombustion sous haute pression. Dans l’immédiat, une portion de l’arrière-plan d’une installation pilote pour l’oxycombustion sous haute pression sera mise au point à notre installation afin d’étudier les propriétés des gaz et des liquides, la ségrégation des solides, le captage de CO2 et le transfert de chaleur dans différentes conditions de fonctionnement. De plus, des conceptions détaillées d’un four et d’un brûleur seront réalisées avec l’aide de méthodes comme la modélisation du fluage et la mise à l’échelle.

Nous recherchons de l’appui et du financement pour construire une installation d’essai pilote de l’oxycombustion sous haute pression qui sera entièrement fonctionnelle. Des discussions ont présentement lieu avec des partenaires potentiels d’un organisme gouvernemental, de l’industrie et du milieu universitaire afin de mettre sur pied un consortium sur l’oxycombustion sous pression afin de perfectionner le procédé d’oxycombustion sous haute pression et de faire progresser l’analyse de rentabilisation.

Tableau 1 – Coûts relatifs approximatifs des technologies au charbon en régime sous-critique pour la production d’énergie (houille ou charbon subbitumineux).

Tableau 2 – Efficacités thermiques approximatives des technologies au charbon en régime sous-critique pour la production d’énergie (houille ou charbon subbitumineux).

Pour en apprendre davantage au sujet du procédé d’oxycombustion sous haute pression, ou pour discuter des possibilités de partenariat, veuillez communiquer avec nous.